多LED接近感應器系統實(shí)現非接觸式手勢識別

傳統的紅外線(xiàn)接近感應系統由老式光電探測器和光電斷路器組成，它們各自基于是否移動(dòng)或中斷而觸發(fā)。這些接近感應解決方案廣泛應用于自動(dòng)門(mén)控制和衛生間沖洗系統，然而這些應用也受感應器尺寸、功耗和可配置性的限制。更先進(jìn)的主動(dòng)式接近感應器為消費類(lèi)電子和工業(yè)產(chǎn)品帶來(lái)耳目一新的特性和增強體驗。新一代紅外線(xiàn)感應器產(chǎn)品面世，如Silicon Labs Si114x系列產(chǎn)品，不僅體積更小、功耗更低，并且也可以驅動(dòng)多個(gè)紅外線(xiàn)發(fā)光二極管(LED)，從而可實(shí)現高級的多維手勢輸入功能。

從單LED到多LED的系統演進(jìn)

單LED驅動(dòng)器的接近感應器已用于觸摸屏手機多年了，在接近感應器市場(chǎng)的份額也最大，但它們的使用并非沒(méi)有問(wèn)題。例如，雖然接近感應器常用于手機通話(huà)過(guò)程中關(guān)閉觸摸屏，消除了臉頰的意外接觸，但如果進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )搜索會(huì )發(fā)現許多最終用戶(hù)對他們手機中接近感應器的表現并不滿(mǎn)意。意外的通話(huà)靜音、啟動(dòng)電話(huà)會(huì )議和電話(huà)掛斷，這些頻繁出現的事故都是由接近感應器操作失誤而引起的。

為什么一個(gè)看似簡(jiǎn)單的接近感應系統故障卻如此頻繁呢？答案在于感應器的設計和配置，以及伴隨的機械原理。許多紅外線(xiàn)接近感應器只不過(guò)是：基于接收的信號來(lái)輸出原始數據的最基本的感應器。這些感應器沒(méi)有內置的智能來(lái)幫助區分系統噪聲和實(shí)際信號，并且他們很難在高紅外線(xiàn)含量的環(huán)境(例如日光或有白熾光的室內)下運作。此外，盡管工業(yè)設計在現代電子系統設計中的重要性日益增強，但這些接近感應器不適于在非常暗的覆蓋物下運行，覆蓋物限制了外部可見(jiàn)光和紅外光線(xiàn)到達感應器的能量。

最新一代的接近感應器，如Silicon Labs的Si114x系列產(chǎn)品，克服了傳統接近感應器運行的相關(guān)缺點(diǎn)。Si114x感應器的高級架構如圖1所示，具有多個(gè)高靈敏度光電二極管和一個(gè)高精度模數轉換器(ADC)，能比其他感應器花更少的時(shí)間(25.6ms)測量打開(kāi)的紅外線(xiàn)LED。較短的LED打開(kāi)時(shí)間使傳感器能對周?chē)h(huán)境中的紅外線(xiàn)強度進(jìn)行測定和補償，更好的在實(shí)際的接近測量中做出識別。

圖1：能夠實(shí)現多維非接觸式手勢識別界面的Si114x接近感應器。

更快的測量同時(shí)也降低了總體系統功率。紅外線(xiàn)LED是接近系統中的耗電大戶(hù)。最大限度的減少LED開(kāi)啟時(shí)間能夠有效降低整體系統功耗。15級動(dòng)態(tài)可調整的LED驅動(dòng)設置，使得LED驅動(dòng)強度可根據周?chē)t外線(xiàn)條件進(jìn)行調整，因而節省了能量，并獲得更高能效的設計，LED不需要再設定為最大的耗電配置。高靈敏度的光電二極管也使得感應器可運行于較暗的玻璃后面，這樣電子設備隱藏在操作界面之后，使得工業(yè)設計變得更加整潔和更具時(shí)尚感。